Nükleer Enerji & Nükleer Santral Nedir?

Nükleer Enerji & Nükleer Santral Nedir?

Nükleer enerji, atom çekirdeklerinin parçalanması veya birleşmesi yoluyla elde edilen yüksek enerji miktarıdır. Bu enerji, atomların yapısal değişiklikleri sırasında ortaya çıkar ve oldukça yoğun bir enerji kaynağı sunar. Günümüzde elektrik üretimi başta olmak üzere, birçok endüstriyel alanda kullanılır ve nükleer santraller, bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren tesislerdir. 

Nükleer santralin kalbinde, atom çekirdeklerinin kontrollü bir şekilde parçalandığı reaktör yer alır. Bu süreç, büyük miktarda ısı üretir ve bu ısı, suyu kaynatarak buhar üretir. Elde edilen buhar ise türbinleri döndürerek elektrik jeneratörlerine enerji aktarır. 

Fosil yakıtlara dayalı enerji üretim yöntemlerine göre daha az karbon salınımı yapan ve bu özelliğiyle çevre dostu bir alternatif sunan nükleer enerjinin potansiyel tehlikeleri ve radyoaktif atıkların yönetimi gibi zorluklar, bu enerji kaynağının kullanımını karmaşık hale getirebilir. Yine de yüksek enerji verimliliği ve düşük işletme maliyetleri gibi avantajlar, dünya genelinde birçok ülkenin nükleer enerjiye yönelmesini sağlar. Sizin için “Nükleer enerji nedir?” konusunda önemli noktaları bir araya getirdik. 

Nükleer Enerji Nedir?

Nükleer enerji, atom çekirdeklerinin fiziksel ve kimyasal reaksiyonlar aracılığıyla açığa çıkan enerji biçimidir. Bu enerji türü, atom çekirdeklerinin parçalanması (fisyon) veya birleşmesi (füzyon) yoluyla elde edilebilir. Nükleer enerjinin en yaygın kullanılan şekli fisyondur.  Fisyon, ağır atom çekirdeklerinin bölünmesiyle enerji açığa çıkmasını sağlayan bir süreçtir. Bu süreç, nükleer enerji santrallerinde ve atom bombalarının çalışmasında temel rol oynar. Füzyon ise daha hafif atom çekirdeklerinin birleşmesiyle yeni ve daha ağır bir çekirdek oluşturulmasıdır. 

Füzyon, günümüzde teorik olarak enerji üretimi için kullanılabilse de ticari anlamda henüz başarılı bir şekilde uygulanabilmiş değildir. Nükleer enerjinin önemli bir özelliği, düşük karbon emisyonu ve yüksek enerji yoğunluğudur. Diğer enerji kaynaklarıyla kıyaslandığında nükleer enerji, birim enerji başına çok daha fazla enerji üretme kapasitesine sahiptir ve çevreye çok daha az zarar verir. Ancak, bu enerji türü aynı zamanda ciddi güvenlik riskleri ve çevresel etkiler taşıyan bir teknoloji olma özelliği taşır. Bu nedenle nükleer enerji üretimi ve kullanımı her zaman tartışmalı bir konu halini alır. 

Nükleer Santraller Nasıl Çalışır?

Nükleer santrallerin çalışma prensibi, nükleer fisyon reaksiyonlarıyla ısı üretmeye dayanır. Bu ısı, santralin içinde bulunan suyu kaynatır ve buharlaştırır. Bu buhar, türbinleri döndürerek elektrik jeneratörlerine enerji iletir. Bu işlem, kömür veya gazla çalışan santrallerdeki enerji üretim sürecine benzer ancak kullanılan yakıt ve enerji üretim metodu son derece farklıdır. Bir nükleer santralin kalbinde yer alan reaktör, nükleer fisyon reaksiyonlarının meydana geldiği yerdir. 

Reaktördeki uranyum-235 veya plütonyum-239 gibi radyoaktif elementler, parçalanır ve bu parçalanma sırasında büyük miktarda enerji ortaya çıkar. Nükleer reaktörlerde, reaksiyonlar zincirleme bir şekilde devam eder, bu da daha fazla enerji açığa çıkmasına yol açar. Reaktörün sıcaklığı arttıkça, enerji üretimi hızlanır. Bu nedenle, reaksiyonun hızını kontrol etmek için reaktörde bulunan kontrol çubukları devreye girer ve bu çubuklar, fazla nötronları emerek reaksiyon hızını denetler. Bir nükleer santral; reaktör, buhar jeneratörü ve türbin olmak üzere üç ana bölümden oluşur. Reaktörde nükleer fisyon reaksiyonları meydana gelir, bu da sıcak gaz veya su üretir. Bu ısı, buhar jeneratörüne iletilir ve burada suyu kaynatarak yüksek basınçlı buhar hazırlanır. Üretilen buhar, türbinleri döndürür ve jeneratör aracılığıyla elektrik üretimi sağlanabilir. 

Türbinlerin dönüşüyle elde edilen mekanik enerji, jeneratörlere aktarılır ve elektrik enerjisine dönüştürülür. Nükleer santrallerin verimliliği, kullanılan yakıtın türüne ve reaktörün tasarımına bağlı olarak değişkenlik gösterebilir. Ancak nükleer enerji, diğer enerji türlerine göre daha düşük işletme maliyetlerine sahiptir.

Nükleer Santrallerin Getirdiği Tehlikeler

Nükleer enerji yüksek verimlilik sunmasına rağmen beraberinde ciddi tehlikeler ve riskler taşır. Nükleer santral zararları olarak nitelendirilebilecek bu riskler, çevre ve insan sağlığı üzerinde önemli etkiler yaratabilir. Nükleer enerjinin zararları şu şekilde sıralanabilir:

• Radyoaktif Atıklar: Nükleer santrallerin çalışması sırasında büyük miktarlarda radyoaktif atıklar üretilir. Bu atıklar, uranyum ve plütonyum gibi radyoaktif elementlerin parçalanmasından kaynaklanır ve binlerce yıl boyunca zararlı olabilir. Bu atıkların güvenli bir şekilde depolanması, ciddi bir çevre ve güvenlik sorunu yaşanmaması açısından önem taşır. Şu ana kadar nükleer atık depolamak için çeşitli çözümler önerilmiş olsa da en ideal yöntem bulunamamıştır. Atıkların güvenli bir şekilde yer altı depolarına yerleştirilmesi önerilse de bu çözümlerin çevresel etkileri tartışmalıdır. Ayrıca, atıkların sızıntı yapması veya depoların zamanla aşınması gibi olasılıklar da ciddi tehditler oluşturabilir.
• Nükleer Kazalar ve Sızıntılar: Kazalar, nükleer enerji üretiminin en büyük tehlikesini oluşturur. Reaktörlerdeki herhangi bir arıza, büyük miktarda radyoaktif madde sızıntısına yol açabilir. Nükleer santrallerin patlaması veya sızıntı yapması salınan radyasyonun zararları ile çevredeki ekosistemleri, su kaynaklarını ve halkı ciddi şekilde etkileyebilir. Çernobil (1986) ve Fukushima (2011) gibi büyük kazalar, nükleer santrallerin potansiyel tehlikelerini açıkça gösterir. Çernobil kazası, dünya çapında radyoaktif sızıntıya yol açtı ve binlerce kilometrekarelik alanı yaşamaya elverişsiz hale getirdi. Fukushima'daki kaza ise tsunami sonrası reaktörlerin soğutma sistemlerinin devre dışı kalması sonucunda büyük bir felakete neden oldu.
• Yüksek İnşaat ve İşletme Maliyetleri: Santrallerin inşası, işletmesi ve bakımı oldukça pahalıdır. Santrallerin inşa edilmesi, güvenlik önlemlerinin alınması, personel eğitimleri ve sürekli bakım gereksinimleri, çok yüksek maliyetlere yol açabilir. Ayrıca, nükleer santrallerin yaşam döngüsü sonrasında radyoaktif atıkların yönetimi ve santralin kapanması da büyük maliyetler oluşturur. Bu nedenle, nükleer enerji genellikle daha düşük maliyetli enerji kaynaklarına kıyasla pahalı bir seçenek olabilir.

Ancak her enerji kaynağında olduğu gibi nükleer enerjinin de hem olumsuz hem de olumlu yanları olduğu unutulmamalıdır. 

Nükleer Enerjinin Sağladığı Avantajlar

Nükleer enerjinin sunduğu pek çok avantaj onu dünyanın birçok ülkesinde önemli bir enerji kaynağı haline getirir. “Nükleer santral ne işe yarar?” konusunda pek çok avantaj öne çıkar. 

• Düşük Karbon Emisyonu: Fosil yakıtlarla kıyaslandığında çok daha düşük karbon salınımına sahip olan nükleer enerji, elektrik üretimi sırasında karbondioksit gibi sera gazları salmaz ve bu da iklim değişikliğiyle mücadelede önemli bir araç haline getirir. Nükleer enerji, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına benzer şekilde çevreye çok daha az zarar verir. Diğer fosil yakıtlarla çalışan santrallerin aksine, nükleer santraller elektrik üretirken atmosferi kirletmez.
• Yüksek Enerji Yoğunluğu: Nükleer enerji, birim başına çok yüksek enerji yoğunluğu sağlar. Örneğin, sadece bir kilogram uranyum-235, 24.000 ton kömürün üreteceği enerjiye eşdeğer enerji üretebilir. Bu durum nükleer enerji kaynaklarının son derece verimli olduğunu ve daha az yakıtla çok daha fazla enerji üretebildiğini gösterir. Bu sayede doğal kaynakların tükenmesiyle ilgili endişelerin giderilmesine de yardımcı olur.
• Sürekli ve Güvenilir Enerji Üretimi: Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla daha güvenilir ve sürekli enerji üretebilen nükleer santraller, güneş ışığına veya rüzgara dayalı enerji üretim yöntemleri, çevresel faktörlere bağlı olarak dalgalanabilir, ancak günün her saati kesintisiz enerji üretme kapasitesine sahiptir. Bu durum enerji arz güvenliğini artırır ve santralin bulunduğu bölgedeki enerji ihtiyacını sürekli olarak karşılamaya yardımcı olur.

Son yıllarda Türkiye’de atılan bazı adımlar ve nükleer enerjinin faydaları ile enerji konusunda atılımların yaşanması beklenir.  

Türkiye'nin Nükleer Enerjideki Durumu

Türkiye, enerji bağımlılığını azaltmak ve enerji arz güvenliğini sağlamak amacıyla nükleer enerjiyi bir seçenek olarak değerlendirir. Bu doğrultuda, ilk Türkiye nükleer santrali olan Akkuyu Nükleer Santrali'nin inşaatı 2013 yılında başladı ve Rusya'nın Rosatom şirketi tarafından gerçekleştirildi. Akkuyu Nükleer Santrali, toplamda dört reaktörle yılda yaklaşık 35 milyar kilovatsaat elektrik üretmeyi hedefler. Türkiye'nin nükleer enerji programı, ilerleyen yıllarda enerji ithalatını azaltmayı ve çevre dostu enerji kaynaklarını çeşitlendirmeyi amaçlar.